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有机硅和纳米二氧化硅改性丙烯酸酯乳液的制备及性能研究

作　者: 冯俊红
导　师: 于书平
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 有机硅纳米二氧化硅丙烯酸酯耐磨性涂料
分类号: TQ630.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着科学技术的发展,越来越多关于绿色环保的话题在人们日常生活中受到关注。因此绿色环保型涂料产品便引起了人们的普遍关注。水性涂料作为一种新型的环保型涂料,具有低或无VOC、绿色环保、对人体自身无毒害等优点。但是水性涂料在性能方面还是存在的较多缺陷,例如,耐水性较差、冷脆热粘等。所以,对于水性涂料进行基础理论及其应用研究是不可或缺的。本文选取了前人研究较少的丙烯酸酯聚合体系进行研究,采用乳液聚合方法分别制备有机硅改性丙烯酸酯乳液和核壳结构纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯粒子乳液,并对乳液及涂料性能进行研究。本文的研究内容主要有：(1)制备了有机(KH-570)硅改性(MMA/BA/MAA)丙烯酸酯乳液,通过红外光谱分析(FTIR)、热重(TG)测试分别进行了化学结构和热稳性性能的分析,对乳液、涂料性能进行了检测；(2)制备了有机(KH-570)硅改性(MMA/BA/MAA/AN)丙烯酸酯乳液,并对乳液聚合的影响因素及乳液、胶膜性能进行了测试研究；采用红外光谱分析(FTIR)、热重(TG)进行了测试分析；对乳液、涂料性能进行了检测；(3)制备了有机硅(KH-570)改性(MMA/BA/MAA/AN)丙烯酸酯高固乳液并对其乳液聚合的影响因素及乳液、胶膜性能进行了研究,采用红外光谱分析(FTIR)、热重(TG)进行了测试分析,对乳液、涂料性能进行了检测；(4)不同颜填料、不同温度下涂膜的成膜时间对涂膜的耐磨性能的影响进行实验研究并对实验结果进行了分析；(5)使用乳液聚聚合法制备了核壳结构纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯乳液的有机无机复合材料,并对改性纳米二化硅的用量对制备反应的影响进行了研究,并通过红外(FTIR)、电子显微镜(TEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重(TG)和水接触角对样品进行了表征测试；研究了纳米二氧化硅含量对聚合反应及乳液膜的影响；对乳液、涂料性能进行了检测。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-18
第一章绪论  18-38
  1.1 水性涂料概述  18
  1.2 丙烯酸树脂  18-19
  1.3 有机硅  19-21
  1.4 纳米二氧化硅  21-22
  1.5 乳液聚合反应中其它原料  22-24
  1.6 乳液聚合反应机理  24-25
  1.7 乳液聚合反应动力学  25-26
  1.8 乳液体系分类  26-27
  1.9 改性聚合工艺  27-29
  1.10 丙烯酸酯改性的研究进展  29-32
  1.11 水性涂料的配制  32-35
  1.12 本课题研究目的和主要内容  35-38
第二章实验部分  38-43
  2.1 实验试剂  38-39
  2.2 实验仪器  39
  2.3 实验原理  39-40
  2.4 表征测试  40-43
    2.4.1 乳液性能测试方法  40-41
    2.4.2 涂料性能测试方法  41
    2.4.3 其它测试  41-43
第三章有机硅KH-570改性丙烯酸酯(MMA/B/MAA)乳液的制备及性能的研究  43-48
  3.1 引言  43
  3.2 实验  43-44
    3.2.1 预乳液的制备  43
    3.2.2 乳液的制备  43
    3.2.3 涂料的配制  43-44
  3.3 结果与讨论  44-47
    3.3.1 乳液外观及其稳定性的分析  44
    3.3.2 红外光谱分析  44-45
    3.3.3 热失重(TG)分析  45-46
    3.3.4 乳液及涂料性能  46-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章有机硅KH-570改性丙烯酸酯(MMA/BA/AN/MAA)乳液的制备及性能的研究  48-59
  4.1 引言  48
  4.2 实验部分  48-49
    4.2.1 预乳液制备  48
    4.2.2 乳液的制备  48
    4.2.3 涂料的配制  48-49
  4.3 结果与讨论  49-57
    4.3.1 单体配比的选择  49-50
    4.3.2 复合乳化剂配比及用量对乳液聚合反应的影响  50-51
    4.3.3 引发剂用量对乳液聚合反应影响  51-52
    4.3.4 有机硅用量对乳液聚合反应的影响  52-54
    4.3.5 红外光谱分析  54
    4.3.6 TG(热重)分析  54-55
    4.3.7 不同乳液的性能比较  55-56
    4.3.8 乳液及涂料性能  56-57
  4.4 本章小结  57-59
第五章有机硅KH-570改性丙烯酸酯(MMA/BA/AN/MAA)高固乳液的制备及性能的研究  59-66
  5.1 引言  59
  5.2 实验部分  59-60
    5.2.1 预乳液制备  59
    5.2.2 乳液的制备  59-60
    5.2.3 涂料的配制  60
  5.3 结果与讨论  60-65
    5.3.1 反应温度对乳液合成的影响  60-61
    5.3.2 聚合反应时间对反应转化率的影响  61
    5.3.3 红外谱图分析  61-62
    5.3.4 TG(热重)分析  62-63
    5.3.5 乳液及涂膜性能  63-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章填料及成膜时间对涂料膜耐磨性能的影响  66-71
  6.1 前言  66
  6.2 实验部分  66-67
    6.2.1 水性涂料的制备方法  66
    6.2.2 样品的制备  66-67
  6.3 结果与讨论  67-70
    6.3.1 碳酸钙用量对涂膜耐磨性能的影响  67-68
    6.3.2 钛白粉用量对涂膜面磨性能的影响  68-69
    6.3.3 二氧化硅用量对涂膜耐磨性能的影响  69
    6.3.4 碳酸钙/二氧化硅用量对涂膜耐磨性能的影响  69-70
    6.3.5 成膜时间对乳胶涂膜的耐磨性能的影响  70
  6.4 本章结论  70-71
第七章核壳结构纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液粒子的制备  71-80
  7.1 引言  71
  7.2 实验部分  71-72
    7.2.1 纳米二氧化硅的制备  71
    7.2.2 纳米二氧化硅的表面修饰  71
    7.2.3 纳米二氧化硅/聚合物复合乳液粒子的制备  71-72
  7.3 结果与讨论  72-79
    7.3.1 纳米二氧化硅含量对反应凝胶率和转化率的影响  72-73
    7.3.2 红外分析  73-75
    7.3.3 形貌分析  75-76
    7.3.4 接触角测试  76-77
    7.3.5 热重分析  77-78
    7.3.6 乳液及涂膜性能  78-79
  7.4 本章小结  79-80
第八章结论  80-82
参考文献  82-87
致谢  87-88
研究成果及发表的学术论文  88-89
作者及导师介绍  89-90
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  90-91

有机硅和纳米二氧化硅改性丙烯酸酯乳液的制备及性能研究

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